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RADIOBIOLOGIARADIOBIOLOGIA

Dr. Jorge Contreras Martínez.Servicio de Oncología RadioterápicaComplejo Hospitalario Carlos Haya. MALAGA

-Mecanismos de acción de las RR.II: Respuesta Celular.

- Efectos biológicos de las RR.II.

- Respuestas orgánicas y por sistemas a las RR.II.

- Respuesta orgánicas total.

RADIOBIOLOGIA:RADIOBIOLOGIA:

• Estudio de la serie de sucesosque se producen después de la absorción de la energíaprocedente de las radiaciones ionizantes en los seres vivos

• de los esfuerzosde estos por compensar sus efectos

• y de las consecuencias o secuelasde todo el

proceso.

SERES VIVOSSERES VIVOS

Célula:

Unidad funcional más pequeña en relación a tamaño, forma y función.

SERES VIVOSSERES VIVOS

Tejido:

Células con igual función.

SERES VIVOSSERES VIVOS

Organo:

Conjunto de tejidos con una finalidad.

SERES VIVOSSERES VIVOS

Sistemas o aparatos:

Unidades funcionales.

Esquema general de actuaciEsquema general de actuacióón de las RR. II.n de las RR. II.

• Absorción de energética.

• Formación de iones.

• Rotura de moléculas (daño bioquímico).

• Daños celulares.

• Daño en los tejidos u órganos.

• Daño en el individuo o su descendencia.

EFECTOS BIOLOGICOS DE EFECTOS BIOLOGICOS DE LAS RR.II.LAS RR.II.

CaracterCaracteríísticas generales:sticas generales:

• Aleatoriedad ⇒⇒⇒⇒ Probabilística.

• Instantaneidad ⇒⇒⇒⇒ Depósito rápido de energía.

• No selectiva ⇒⇒⇒⇒ En cualquier célula.

• Inespecificidad⇒⇒⇒⇒ Con otros agentes (QT).

• Periodo de latencia ⇒⇒⇒⇒ Minutos, horas, días, años.

• Umbrales ⇒⇒⇒⇒ Necesita pasar de una dosis.

• Acción acumulativa ⇒⇒⇒⇒ Sumativa.

Forma de actuaciForma de actuacióón:n:

• Directa ⇒⇒⇒⇒ Sobre el ADN.

• Indirecta ⇒⇒⇒⇒ Sobre el medio (fundamentalmente H2O).

ClasificaciClasificacióón de los efectos bioln de los efectos biolóógicos:gicos:

• Estocásticos:

• La probabilidad depende de la dosis, la gravedad no.

• Carácter probabilístico.

• No umbral.

• Son graves (p.ej. carcinogénesis, alt. genéticas, etc).

• No estocásticos o deterministas:

• Relación dosis-efecto (p.ej. cataratas, esterilidad, etc).

Según probabilidad:

ClasificaciClasificacióón de los efectos bioln de los efectos biolóógicos:gicos:

• Somáticos.

• Genéticos.

Según el afectado:

Por el tiempo de aparición:

• Inmediatos.

• Diferidos.

ClasificaciClasificacióón de los efectos bioln de los efectos biolóógicos:gicos:

• Molecular.

• Celular.

• Tejidos y órganos.

• Organismo.

Según el nivel de análisis:

Efectos a nivel molecular y subcelular:Efectos a nivel molecular y subcelular:

• Rotura de cadenas.

• Lesiones en las bases.

• Lesiones en los azúcares.

Sobre los ácidos nucleicos:

Efectos RR.II. a nivel molecular y subcelular:Efectos RR.II. a nivel molecular y subcelular:

• Alteración del material genético o de la propia estructura cromosómica (delección, inversión y traslocación de genes).

• Mutaciones cromosómicas/aberraciones cromosómicas.

Sobre los cromosomas:

Sobre otros elementos celulares:

Efectos RR.II. Sobre las cEfectos RR.II. Sobre las céélulas:lulas:

• Es la variabilidad del daño en distintas poblaciones celulares como consecuencia de su irradiación.

• Nivel de radiación mínimo para producir un efecto.

• Cantidad de efectos producidos por una determinada cantidad de radiación.

Radiosensibilidad:

Efectos RR.II. Sobre las cEfectos RR.II. Sobre las céélulas:lulas:

• Depende de la fase del ciclo celular (Ley de Bergonie y Tribondeau: las células tienen > sensibilidad a la radiación cuanto > es su actividad reproductiva y < es su grado de diferenciación).

• A medida que ⇑⇑⇑⇑ la dosis, ⇑⇑⇑⇑ el efecto sobre la célula:

• retraso mitótico.

• fallo reproductivo.• muerte en interfase.• muerte inmediata por necrosis.

Radiosensibilidad:

Efectos RR.II. Sobre las cEfectos RR.II. Sobre las céélulas:lulas:

• Sin mitosis y sin renovación celular (p.ej. nervios, médula adrenal, músculo, etc).

• Con bajo índice mitótico y escasa renovación celular (p.ej. hígado, tiroides, endotelio vascular, etc).

• Con frecuentes mitosis y alto grado de renovación celular (p.ej. epidermis, médula ósea, epitelio intestinal, neoplasias malignas).

Tejidos y órganos:

Factores que influyen en la respuesta:Factores que influyen en la respuesta:

• En primer lugar la dosis:• Retraso mitótico.• Fallo reproductivo.• Muerte en interfase.• Muerte inmediata por necrosis.

• Factores físicos: • LET.• Eficacia biológica relativa.• Tasa de dosis y fraccionamiento.• Hipertermia.

Factores que influyen en la respuesta:Factores que influyen en la respuesta:

• Factores químicos:• Independientes.• Sinérgico (aditivo o multiplicativo).• Antagónico.• Efecto oxígeno.

• Factores biológicos: • Capacidad para reparar las lesiones.• Vascularización del tejido.• Estado preirradiación de las poblaciones cercanas.• Edad biológica.

REPUESTA ORGANICA Y REPUESTA ORGANICA Y POR SISTEMAS A LAS RR.II.POR SISTEMAS A LAS RR.II.

• Depende de sus componentes.

• Más trascendencia del parénquima que las del estroma.

• La gravedad, el tipo y el tiempo de presentacióndepende de:

Factores que influyen en la respuesta sistFactores que influyen en la respuesta sistéémica:mica:

• Dosis:• Bajas < 1 Gy.• Moderadas o medias entre 1 y 10 Gy.• Altas superiores a 10 Gy.

• De la respuesta a la radiación: Conjunto de cambios morfológicos o funcionales detectables relacionados con la radiación (dosis/tiempo).

Los cambios producidos por las RR.II. se Los cambios producidos por las RR.II. se subdividen en:subdividen en:

• Iniciales o inmediatos:• Reversibles o irreversibles.• 6 primeros meses.• P. ej. inflamación, edema y hemorragias.

• Tardíos: • Permanentes, irreversibles y progresivos. • P. ej. fibrosis, atrofias, ulceraciones y necrosis.

La recuperaciLa recuperacióón de los dan de los dañños producidos por os producidos por las RR.II. se dividen en:las RR.II. se dividen en:

• Regeneración:• Restitución total o parcial de las funciones (el mismo tipo de células).

• Reparación: • Deja una secuela (cicatriz) llamada fibrosis. • No restaura el órgano o función (se sustituyen las células).

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Ganglios linfáticos, bazo, timo y M.O. ⇒⇒⇒⇒ radiosensiblesSon células preculsoras.

• Sangre circulante ⇒⇒⇒⇒ radioresistente.Excepto los linfocitos.

Sistemas hematopoyético y linfático:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Intestino delgado ⇒⇒⇒⇒ muy radiosensibleSe manifiesta con vómitos, diarrea, hemorragias, etc.

• Intestino grueso ⇒⇒⇒⇒ Más radioresistente.Tolera mejor la radioterapia.

Aparato digestivo:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Organo de entrada de la irradiación.

• Las células más indiferenciadas de la capa basal de la epidermis ⇒⇒⇒⇒ muy radiosensibles (epitelitis).

• Bajas dosis depilación (10 Gy).

• Dosis intermedias y altas ⇒⇒⇒⇒ inflamación, eritema, descamación.

• A largo plazo ⇒⇒⇒⇒ fibrosis.

Piel:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Cristalino ⇒⇒⇒⇒ cataratas(opacidad por coagulación de proteínas).

• Depende de la dosis, fraccionamiento, edad, volumen irradiado.

• Todo el cristalino ⇒⇒⇒⇒ 2 Gy 100%.

• Parte del cristalino ⇒⇒⇒⇒ 7 Gy 100%.

Ojos:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Relativamente resistente a la irradiación.

• Neumonitisa dosis moderada ⇒⇒⇒⇒ reparable.

• Fibrosis a dosis altas ⇒⇒⇒⇒ irreparable.

• Posibilidad de inducir 2º tumores.

• Vía de entrada de contaminación radiactiva.

Aparato respiratorio :

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• En crecimiento ⇒⇒⇒⇒ muy radiosensible (osteoblastos y condroblastos).

• Dosis altas ⇒⇒⇒⇒ necrosis.

• Posibilidad de inducir 2º tumores.

• Existen radionúclidos osteotropos.

Sistema locomotor:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Influye en las lesiones de otros órganos.

• Relación inversa radiorresistencia y diámetro del vaso (vasos pequeños > radiosensibilidad).

• Se manifiesta como hemorragias, teleangiectasias, esclerosis, pericarditis, etc.

Sistema cardiovascular:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Sus alteraciones son consecuencia de lesiones vasculares.

• El síndrome producido es nefritis por irradiación.

• Conlleva atrofia, hipertensión (atención), y fallo renal.

Sistema urinario:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Parte del aparato digestivo pero con características especiales.

• Moderadamente radiosensible (lesiones vasculares).

• Síndrome de hepatitis por irradiación similar a una hepatitis vírica (aumento de transaminasas, ascitis y fibrosis a largo plazo).

Higado:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Es el tejido más radiorresistente del organismo.

• Las células dañadas son irremplazables (no se reproducen).

• Más de 40 Gy alta probabilidad de mielitis radioinducida.

• En combinación con alteraciones vasculares, fibrosis o necrosis (en función de la dosis).

Sistema nervioso central:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• > sensibilidad de las espermatogonias(células reproductoras).

• Las células productoras de hormonas masculinas son más resistentes.

• Esterilidad con dosis > 5 Gy (no alteración de los caracteres sexuales secundarios).

• Mutaciones y aberraciones cromosómicasa nivel genético.

Testículos:

RadiosensibilidadRadiosensibilidadpor por óórganos y sistemas:rganos y sistemas:

• Periodo de fertilidad tras irradiación (folículos maduros > resistencia).

• Castración ⇒⇒⇒⇒ entre 3-5 Gy (bloqueo hormonal).

• Si existe alteración de los caracteres sexuales secundarios.

• Mayor trascendencia de los efectos genéticos (óvulos pocos, espermatozoides muchos).

Ovarios:

REPUESTA ORGANICA REPUESTA ORGANICA TOTALTOTAL

• Viene marcada por el órgano más dañado.

• Pueden ser efectos agudos o tardíos.

• Se clasifica en: • Efectos somáticos sobre el adulto.

• Efectos genéticos.• Efectos sobre el embrión y el feto.

SSííndrome de irradiacindrome de irradiacióón corporal aguda:n corporal aguda:

• Como cualquier síndrome de adaptación al estrés (reacción neuroendocrina).

• Se ven en tratamientos oncológicos o accidentes.

• Existen diferentes etapas:

• Prodrómica: nauseas, vómitos, diarreas, cefalea, vértigo, alte. de los sentidos, taquicardia, irritabilidad, etc.

• Latente: puede ser asintomática.

• Enfermedad manifiesta: Según las lesiones causadas (reparación o muerte).

SSííndrome de irradiacindrome de irradiacióón corporal aguda:n corporal aguda:

• A largo plazo se manifestará según el órgano más afectado (m.o., aparato digestivo, sistema nervioso central).

• Se trata de forma sintomática (trasfusiones, antibióticos, antieméticos, antidiarréicos, alimentación parenteral, etc).

• De forma crónica puede quedar una radiotoxemia.

• Efectos tardíos:

• No estocásticos: fibrosis, ulceraciones, alteraciones funcionales.

• Estocásticos: carcinogénesis y disminución de la esperanza de vida.

Efectos genEfectos genééticos por irradiaciticos por irradiaci óón total:n total:

• Afectan a los descendientes de los pacientes irradiados.

• Inmediatos:

• Se manifiestan desde el nacimiento.

• Inespecíficos y proporcionales a la dosis acumulada.

• Son recesivos (en los genes) o dominantes (cromosomas).

• Se manifiestan como malformaciones de cualquier tipo (p.ej. Mongolismo).

• Tardíos:

• Se manifiestan durante la vida del nuevo ser.

• Fundamentalmente como carcinogénesis.

Efectos sobre el embriEfectos sobre el embrióón y el feto:n y el feto:

• Los efectos de las rr.ii. se pueden manifestar al nacimiento o largo plazo.

• Son críticamente dependientes del tiempo de gestación (8 a 25 semanas).

• Posibles repercusiones legales.

• Preimplantación⇒⇒⇒⇒ dosis < 10 Gy gran nº de muertes, pocas anomalías.

• Organogénesis ⇒⇒⇒⇒ alteraciones graves del SNC y esqueleto.

• Entre semana 11-16⇒⇒⇒⇒ retraso mental y microcefalia.

• A partir de semana 20⇒⇒⇒⇒ defectos funcionales.

ComisiComisióón Internacional para la n Internacional para la RadioprotecciRadioproteccióónn(ICRP)(ICRP)

• ⇑⇑⇑⇑ de probabilidad de ⇓⇓⇓⇓ del coeficiente de inteligenciadel 30% por cada Sv recibido entre la semana 8 y 15.

• ⇑⇑⇑⇑ de inducción de tumores (incluido leucemia) desde el 2.8 al 13% por cada Sv durante todo el embarazo.

• Difícil establecer relación entre malformacionesy bajas dosis rr.ii. recibidas en las primeras semanas de embarazo (p.ej. M. Nuclear o Radiodiagnóstico) debido a la alta incidencia de defectos congénitos en la población.

Consideraciones finales:Consideraciones finales:

• No existe umbral por debajo del cual se pueda garantizar la ausencia de riesgo (efectos estocásticos).

• En general, los efectos genéticos se producen a bajas dosis y los somáticos a dosis altas.

• El fraccionamiento de la irradiación puede aumentar la tolerancia.

• Las diferencias en radiosensibilidad y trascendencia de los distintos órganos han conducido al establecimiento de factores de ponderación.

¿¿Que es la OncologQue es la Oncologíía Radiotera Radioteráápica?pica?

� Especialidad médica.

� Con un ámbito específico de actividad quirúrgica.

� Dedicada a los aspectos diagnósticos, cuidados clínicos y terapéuticos del enfermo oncológico.

� Primordialmente orientada al empleo de los tratamientos con radiaciones ionizantes y terapéuticas asociadas.

AmbitoAmbito de actuacide actuacióónn

� Formación clínica y conocimiento oncológico.

� Indicación, planificación, ejecución y control del tratamiento con radiaciones y terapéuticas asociadas.

� Valoración y seguimiento de los pacientes oncológicos.

� Apoyo clínico paliativo del enfermo terminal.

La RadioterapiaLa Radioterapia

� Busca el control locorregional del tumor: ↑↑↑↑ Supervivencia.

� Estadios iniciales :⇒⇒⇒⇒ similares resultados a la cirugía (< mutilación).

� Estadios intermedios :⇒⇒⇒⇒ adyuvante a la cirugía.

� Estadios avanzados :⇒⇒⇒⇒ paliativa.

Sesiones diarias, 5 días a la semana, 2 a 7 semanas .

OrganizaciOrganizacióón de la asistencia Oncoln de la asistencia Oncolóógicagica

�Especialidades: diagnóstico de cáncer.

�Comité de tumores (multidisciplinar):� Cirugía ⇒⇒⇒⇒ Cirujano oncológico.

� Radioterapia ⇒⇒⇒⇒ Oncología Radioterápica.

� Quimioterapia ⇒⇒⇒⇒ Oncología Médica.

�Médico de cabecera: Tratamiento sintomático.

�Unidad de cuidados paliativos .

“Unidades funcionales de Oncología”

Equipamiento SimuladorEquipamiento Simulador

convencional

TAC simulador

RxRx Simulador convencionalSimulador convencional

CT CT SimuladorSimulador

Equipamiento Equipamiento MegavoltajeMegavoltaje

Cobalto 60

Equipamiento Equipamiento MegavoltajeMegavoltaje

Acelerador lineal

EquipamientoEquipamientoColimador MultilColimador Multilááminasminas

DosimetriaDosimetria

Equipamiento Imagen PortalEquipamiento Imagen Portal

Equipamiento BraquiterapiaEquipamiento Braquiterapia

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Semillas de I 125

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Equipamiento PlanificaciEquipamiento Planificacióónn